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腸道菌群對宿主健康起著至關重要的作用，如調節免疫系統的發育和調節炎症。抗生素使用會擾亂腸道菌群的結構和功能，並且常常導致對病原體的長期易感性。此外，抗生素使用也與一些生理變化相關，如肥胖、胰島素抵抗以及認知功能變化。因此，準確預測某一抗生素對腸道菌群的影響，有助於揭示這些變化背後的機制。
近日，斯坦福大學醫學院研究人員通過對小鼠模型的研究，系統的分析了腸道菌群對抗生素的反應，如特定細菌的恢復、不同抗生素對腸道菌群的影響。該研究發現低纖維飲食和單一的環境會嚴重影響腸道菌群的恢復。這一發現有助於理解抗生素如何重塑腸道菌群，也為抗生素治療後如何快速恢復腸道菌群提供重要的指導意義。
腸道菌群是一個複雜的微生物群落，其對抗生素的反應和恢復方式並受多種因素的影響。因此，不同的研究往往會得出矛盾的結果。比如，在一項研究中，對小鼠使用氨基糖苷鏈黴素後，腸道菌群結構發生改變，平衡後以類桿菌為主。而在其它研究中，平衡後則以厚壁菌為主。人類服用氟喹諾酮環丙沙星後，其腸道菌群的變化則因人而異。綜合不同的研究以及不同的宿主的結果，有助於系統分析腸道菌群對抗生素的反應。然而，儘管抗生素使用與病原體易感性有關，關於腸道菌群的恢復動力學的研究卻很少。
在抗生素使用後腸道菌群的恢復過程中，環境可能從多個方面起到關鍵作用。從小鼠飲食中去除菌群可利用碳水化合物（microbiota-accessible carbohydrates ,MACs）會使腸上皮周圍的粘膜層變薄，從而增加對某些病原體的敏感性，並減弱菌群在宿主代次間的傳播。腸道菌群移植可以用於治療人類梭狀芽孢桿菌的反覆感染，並能有效地恢復飲食或滲透性腹瀉導致的菌群失衡，這表明環境對共生菌群恢復的重要性。與第一次使用環丙沙星相比，一些人在第二次使用環丙沙星後，其腸道菌群結構受到的影響更嚴重。這種現象可能是多因素作用的結果，對於理解抗生素如何重塑腸道至關重要，然而，目前並沒有得到充分的研究。
為了彌補這些研究的空白，研究人員以移植人類腸道菌群的小鼠為研究模型，通過嚴格控制諸如飲食、抗生素使用以及環境等變量，同時採用高時間分辨率和分類學分辨率的記錄方法，建立了抗生素使用後小鼠腸道菌群恢復模式。
研究流程示意圖
研究結果表明，抗生素使用後，人體微生物群具有很強的恢復能力。不同抗生素使用後，小鼠腸道菌群的反應具有共性。重要的是，低纖維飲食會加重腸道菌群的失衡，延緩環丙沙星使用後的恢復。同時，環境會嚴重影響腸道菌群的恢復。
抗生素使用後腸道菌群恢復模式
總之，通過不同抗生素使用後特定菌群的系統性研究表明，在使用抗生素後，高纖維飲食和生活環境的調整可加快腸道菌群恢復，該研究為減輕抗生素對腸道菌群的長期影響奠定了基礎。同時，由於許多疾病治療過程中都會使用到抗生素，而一些療法比如免疫治療的療效會受到腸道菌群的影響，該研究可以為臨床上降低抗生素影響提供指導意義。
參考文獻
[1] Recovery of the Gut Microbiota after Antibiotics Depends on Host Diet, Community Context, and Environmental Reservoirs. Ng, Katharine Michelle et al. Cell Host & Microbe, Volume 26, Issue 5, 650 - 665.e4
DOI: 10.1016/j.chom.2019.10.011
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